Аэрокосмические исследования

Аэрокосмические исследования 

    Использование аэрокосмической техники для оценки экологического состояния геологической среды Аэрокосмические исследования позволяют получить информацию о характере рельефа, разломной тектонике, гидрографии, проявлении экзогенных и эндогенных геологических процессов, почвах, частично о горных породах, техногенных объектах, о распространении ореолов техногенных загрязнений геологической среды. По снимкам выделяют границы ландшафтов, определяют контрольные участки для полевых наблюдений. При помощи аэрокосмического мониторинга можно оценить современное состояние геологической среды, проследить динамику ее изменения и наметить необходимые мероприятия по ликвидации негативных последствий. Преимущества подобных исследований: 

•   изучение обширных территорий,

•   анализ нескольких компонентов природы  в их взаимосвязи,

•   высокая  оперативность и эффективность  контроля,

•   непрерывность  и повторяемость во времени. 

    Аэрокосмические методы используются для исследований в любом масштабе, но являются основными для мелкомасштабного картирования.

Аэрокосмические исследования основаны на расшифровке материалов, полученных с летательных аппаратов. Аэросъемку производят с высоты до 12 км самолетами АН-28, 30; ИЛ-14; АН-2; ТУ-134 и вертолетами МИ-28 и т.д. Космическую съемку осуществляют с помощью искусственных спутников Земли (ИСЗ),пилотируемых космических кораблей, автоматических межпла-

нетных (МКС) и долговременных орбитальных станций (ОС). 
 
 

    В России широко используется ИСЗ типа МЕТЕОР, РЕСУРС, ЭЛЕКТРО, ОС МИР, КА АЛМАЗ, МКС АЛЬФА и др. За рубежом известны американские: LANDCAT, GMSP и др.; канадский RADARSAT, европейские: POES, GOES, EVMECAT,SPOT; японские: GMS, JERS. В последние годы появились малые спутники массой от 50 до 300 кг. Ежегодно на орбиту выводятся в среднем восемь новых ИСЗ, а всего в космосе в настоящее время находится порядка 250 ИСЗ. Для координации действий по разработке и запуску ИСЗ для научных целей создан международный комитет GEOS. Самолеты и космические носители оснащены обширными комплексами аппаратуры. Использование современных многоволновых приборов (радиометров, спектрометров, поляриметров, скаттерометров, радарных и лидарных систем) позволяет контролировать и предупреждать последствия природных и техногенных катастроф. Оптические и инфракрасные приборы могут регистрировать нарушения рельефа, наводнения, загрязнение океанов нефтью и т.д. При большой облачности используют СВЧ-радиометры и радары высокого разрешения. Многозональные сканирующие устройства, СВЧ-радиометры, радиолокаторы позволяют выявить антропогенное загрязнение территории, определить состояние почв, снежного и ледового покрова, контролировать опустынивание, исследовать зоны вечной мерзлоты. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Методы  аэрокосмической  съемки 

    Аэрокосмическая съемка подразделяется на фотографическую, телевизионную, многозональную, спектрометрическую, ультрафиолетовую, инфракрасную (тепловую), радиотепловую, радиолокационную и лазерную (лидарную). Фотографическая съемка выполняется фотоаппаратами на фотопленке, которую затем доставляют на Землю для дальнейшей обработки и получения плановых и перспективных снимков. 

    При телевизионной съемке изображение проектируется на приемное устройство – видикон. С видикона электрические сигналы по радиоканалу поступают на Землю или записываются на магнитную пленку с последующей передачей. Съемка осуществляется с помощью телевизионных камер (кадровая) или сканирующих устройств. При кадровой съемке проводится последовательная экспозиция различных участков поверхности и передача изображения по радиоканалам. При сканерной съемке изображение формируется из отдельных полос, получающихся в результате ''просматривания" местности лучом поперек движения носителя (сканирование). Изображение получается в виде непрерывной ленты. Со сканирующих устройств информацию непосредственно с магнитных лент можно вводить в ЭВМ.  

    Многозональная  съемка выполняется как с помощью фотографических (МКФ-6,4 ЗЕНИТ АЭРО-707) , так и электронно-оптических сканирующих систем (Фрагмент). Снимки получают в различных зонах спектра. Обработка таких снимков дает возможность использовать синтезированные псевдоцветные изображения. 

    Перечисленные виды съемки позволяют наблюдать  за тайфунами, ураганами, изучать динамику состояния природной среды, характер антропогенного загрязнения. 

    Спектрометрическую  съемку проводят специальными приборами - спектрографами, которые измеряют коэффициенты спектральной яркости природных объектов относительно эталона. Спектрометрическая съемка позволяет создавать банк данных о спектральных характеристиках различных объектов и типах подстилающей поверхности, регистрировать концентрацию СО2, малых примесей (SO2, CLO, NO2), аэрозолей и озона. 
 

    Ультрафиолетовая  съемка осуществляется с использованием специальных источников излучения и фотоумножителей в качестве приемников. Её разновидность – флуоресцентная съемка –используется для обнаружения урановых месторождений, нефти и газов, способных светиться при облучении ультрафиолетом.  Инфракрасная съемка, или тепловая фиксирует тепловое излучение природных объектов. Широко применяется для изучения районов вулканической активности, морских акваторий, подземных вод, геологических процессов в районах вечной мерзлоты, нефтяного загрязнения. 

    Радиотепловая съемка регистрирует излучение природных объектов в микроволновом диапазоне электромагнитного спектра. Используется для изучения геотермальных объектов, вулканической деятельности, обнаружения лесных пожаров, для наблюдения за состоянием поверхностных вод, лесов, сельскохозяйственных угодий и т.д. 

    Радиолокационная  съемка фиксирует естественное радиоизлучение объектов и искусственный радиосигнал от этих объектов в сантиметровом диапазоне спектра 0,3 - 100 см. Ее применяют при исследовании нефтяного загрязнения водной поверхности, изучения зон чрезвычайной ситуации, изменения характеристик земной поверхности (влажности, засоленности и т.д.). 

    Лазерная  съемка (лазерные локаторы – лидары) позволяет оценивать загрязнение воздуха, состояние дна водоемов и т.д. С помощью лазерного флуоресцентного зондирования наблюдают за источниками загрязнения природной среды, измеряют концентрации примесей в водной среде (хлорофилл, нефтепродукты т.д.), изучают распределение примесей по глубине, распознают геологические породы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Материалы съёмки 

    В результате съёмки получаем информацию в виде негативов и аналоговых сигналов, записанных на магнитную  ленту. После обработки исходных материалов имеем позитивные отпечатки (аэро- и космоснимки), фотодиапозитивы, цифровые данные на магнитной ленте, пригодные для обработки на ЭВМ, распечатки, графики и диаграммы, построенные ЭВМ. Чаще всего для геолого-экологических исследований используются черно-белые, цветные и синтезированные (ложно цветные) снимки. 
 

    По  уровню генерализации, степени обзорности и величине разрешающей способности космические снимки подразделяются на:

•   глобальные – масштаб <1:15000000,

•   континентальные  – 1:5000000-1:2500000,

•   региональные – 1:1000000-1:500000,

•   локальные  – 1:200000-1:100000,

•   детальные – масштаб >1:100000. 

    Аэроснимки  подразделяются на:

• мелкомасштабные  – масштаб <1:30000,

• среднемасштабные – 1:30000-1:10000,

• крупномасштабные – масштаб >1:10000. 

Чем мельче масштаб, тем большую площадь  охватывает снимок. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Дешифрирование снимков. Ландшафтно-индикационный

Метод 

    Дешифрирование  снимков – процесс выявления, распознавания и определения  характерных объектов, изображённых на снимках.

При дешифрировании необходимо использовать снимки:

• масштабного  ряда (принцип дешифрирования от общего к частному),

• спектрального  ряда,

• временного ряда (снимки, выполненные в разное время года и разное время суток),

• ретроспективные  снимки (желательно с интервалом съёмки в несколько лет). 

    Дешифрирование  производится по прямым и косвенным признакам. К прямым признакам относятся: форма (общий контур и отдельные детали объекта), линейные и площадные размеры, тон, контраст тонов двух соседних рисунков (или цвет и тональность на цветных снимках), геометрические параметры теней объектов, структура и рисунок изображения, его взаиморасположение.

    Не  все компоненты природной среды  можно отдешифрировать по прямым признакам. Многие объекты дешифрируются  с помощью ландшафтно-индикационного метода, который выражает взаимосвязь геологических объектов с составными частями ландшафта. Здесь используются косвенные дешифровочные признаки: рельеф, гидрографическая сеть, почвы, растительность и др.

    Дешифрирование  происходит по схеме: фотоизображение → опознаваемый индикатор → объект. Так, например, на крупномасштабных спектрозональных аэроснимках можно выявить изменение состава почв по смене растительности и величины фитомассы, которая определяется спектрометрированием. Индикатором понижения уровня грунтовых вод является осветление фототона, ослабление контрастности рисунка, изменение его структуры.

    Существуют  два способа дешифрирования снимков: визуальный и автоматический. При визуальном способе для повышения качества дешифрирования используются следующие приборы (Н.Н.Хренов):

• увеличительные (лупы),

•измерительные (синусные линейки, параллактические пластиныпараллаксометры, измерительные стереоскопы, стереоскоппантографы),

• стереоскопические (стереоскопы, стереометры, стереокомпараторы, стереопроекторы, стереографы, универсальные  стереофотограмметрические приборы «Топокарт», «Стекометр»),

• оптико-механические (фототрансформаторы, оптический проектор, универсальный топографический  проектор УТП-2, многозональный синтезирующий  проектор МСП-4),

• комбинированные (интерпретоскоп, прибор дешифрирования негативов ПДН-4),

• телевизионно-оптические (телевизионно-оптический прибор дешифровщика, прибор совещательного дешифрирования). 
 

    Автоматический  способ – это распознавание объектов по их спектральным и пространственным геометрическим характеристикам. Принцип автоматического дешифрирования заключается в том, что распознающая система производит измерение объекта, подлежащего классификации, и сравнивает эти измерения с эталонными. Совпадение или близкое совпадение измерений с эталонными позволяет системе распознать объект. Наиболее эффективно выполнять автоматическое дешифрирование, когда построение контролируется и направляется оператором - геологом. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Министерство  сельского хозяйства Республики Казахстан 

Казахский Агротехнический  университет им. С.Сейфуллина 
 

      Кафедра   геодезии

    
 

 
 
 
 

      На  тему: Аэрокосмические съемки 

      Выполнил:            ст.22гр.

                                                                                                                   Ракишев А.

      Проверила: Ахметова Г.Ш 
 
 

Астана 2010